探索治河“未知”的脚步不曾停下

时间:2022-04-13 09:37:44 公文范文 浏览次数:

zoޛ)j馝Ny떡计划、国家重点基础研究发展规划等5000余项科研任务,推动黄河治理开发进程;有300余项科研成果获国家、省(部)及黄委奖励;在国内外公开发行的刊物上发表3000余篇学术论文,出版科技专(译)著100余部。

应治黄迫切需求而诞生

1950年10月5日,黄科院的前身黄委泥沙研究所在水利部领导和中外专家的建议、酝酿与运筹下诞生。当时,黄委在对黄河下游堤防大规模修整的同时,提出“节蓄洪水,平抑暴涨,保持土壤,减低冲刷”的主张,还派出专家对拟建的黄河干流上首座大型水利枢纽——三门峡的坝址进行查勘,急需科技做支撑。黄委泥沙研究所的任务除继续完成下游修堤中各种土料的压实试验外,主要承担黄河各中心水文站泥沙测验资料的整理和颗粒分析等。

1956年,黄委泥沙研究所更名为黄委水利科学研究所,成为流域性的水利科学综合研究机构,在原有的泥沙研究基础上增加了水土保持和新技术应用研究学科。

1991年,黄委水利科学研究所升格并更名为黄河水利科学研究院,还启动了占地374亩的郑州北郊“模型黄河”试验基地建设。

如今的黄科院与65年前偏于一隅、科研力量薄弱的黄委泥沙研究所相比,可谓天壤之别。当人们来到位于郑州市区的黄科院,首先映入眼帘的是大门口赫然挂着的好多块“招牌”——水利部黄河泥沙重点实验室、水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心、水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室、河南省水利与交通基础设施安全协同创新中心、黄河流域农村水利研究中心、黄河水利委员会黄河超级计算中心、黄河水利委员会黄河水利科学研究院博士后科研工作站、黄河研究生培养基地等。

在“模型黄河”试验基地,建有多座试验技术先进的大型试验厅,其中包括小浪底至陶城铺的黄河下游河道模型厅、小浪底水库模型厅、三门峡水库模型厅、水土流失试验厅等。“模型黄河”试验基地已成为治黄的名片,它既是研究黄河的科研基地,又是爱国主义教育基地和宣传黄河的窗口,江泽民、温家宝等中央领导人都曾到这里视察。

人才是科技发展的根本,是科技创新的关键。黄科院404名在职职工中,有高级职称以上人员200余人,具有博士、硕士学位人员200人,此外还有特聘教授、专家30余人。黄科院已形成以河流泥沙、水土保持、堤防安全与病害防治等为优势学科,以工程力学、防洪减灾与水利管理、水资源与水生态、高新技术、灌溉与节水技术、水利信息化与测控技术等为支撑学科的创新体系,涵盖专业60多个。

合作共赢是黄河科研突飞猛进的一大法宝。黄科院不但重视与国内科研机构、高等院校和企业开展合作,还积极开展多层次、全方位的国际交流与合作。黄科院同美国、英国、法国、荷兰、日本、俄罗斯、意大利、德国、印度等国家建立起良好的学术交流与合作关系。1980年以来,有千余名国内外专家来黄科院访问、讲学,黄科院派出数百人次出国考察,进行学术交流,这是前30多年无法比拟的。

璀璨成果推动黄河治理开发进程

“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”65年来,黄科院传承和发扬“科学、民主、创新、超越”的科研精神,围绕黄河治理开发,提出了大量具有全局性、战略性、前瞻性的观点;一次次临危受命、勇往直前,提交了具有国际、国内领先水平的科研成果,支撑治河实践的顺利实施。

——研究推广水坠法筑坝技术,拦减泥沙,造福人民

利用水坠法筑坝是西北地区人民创造的一种多快好省的土坝施工方法,用于水土保持、治山治水和农田基本建设,但由于缺乏理论指导和技术规范,施工中常出现“鼓肚”和滑坡问题。1973年起,黄科院会同其他单位开展长达14年的技术攻关,研究出既适用于黄土高原沙砾土也适用于我国由北向南分布的各类土质的水坠法筑坝技术。据不完全统计,目前,我国利用水坠法筑坝技术建坝总数已达上万座,发挥出显著的治沙、减沙效益。该研究成果获国家科学技术进步奖二等奖。

——深入认识黄河下游游荡性河道河势演变规律,提出整治方案,确保黄河下游安澜

1999年10月小浪底水库蓄水后,改变了进入黄河下游的流量过程及水量分配,中小流量过程持续的时间更长。在长期中小流量持续冲刷下,黄河下游河道畸形河弯频繁出现,河势发生明显的上提下挫现象,防洪压力增大。2002年,黄科院牵头的项目组开始系统研究小浪底水库运用以后游荡性河道进一步整治的理论、方案及实施问题。

黄科院等单位研究揭示了“河性行曲”和“大水趋直、小水坐弯”等河势演变规律,提出了“分段整治、突出‘节点工程’、实现游荡性河道整治的有机统一”的整治新思路,建立了整治工程设计指标体系、工程具体布置方案以及近期实施意见。

该研究成果获得2010年度大禹水利科学技术一等奖。成果除直接应用于新一轮黄河游荡性河道整治外,在黄河宁蒙河段、渭河、沁河河床演变与河道整治研究、规划及实践中也得到推广应用。理论成果在多所高校“水力学及河流动力学”博士、硕士生教学中得以应用,并分别被纳入新修订出版的《水工设计手册》及即将修订出版的《泥沙手册》。

——研究提出潼关高程控制目标和三门峡水库运用调整方式,力保渭河安澜

潼关位于黄河和渭河汇流区下游,距三门峡水库大坝113.5公里,三门峡水库建成运用后,由于库区淤积上延,曾一度使潼关高程上升,威胁到渭河下游和黄河小北干流河道防洪,以及三门峡库区周边的经济发展和生态环境,甚至引起三门峡水库存废的争论。黄科院联合其他4家单位组成项目组,经过3年攻关,提出了潼关高程控制目标和三门峡水库运用调整方式,才平息了争论。该成果2005年通过水利部验收,2006年被鉴定为国际领先水平,至今还在应用于生产实践。

——探索黄河中游近期水沙锐减原因,服务流域综合规划

21世纪以来,黄河水沙情况发生显著变化,尤其是黄河潼关水文站实测输沙量由1919年至1959年的年均15.92亿吨,减少到2000年至2014年的年均2.71亿吨,减幅达83%。黄河水沙变化如此之大,原因何在?未来趋势是什么?这些问题关系到黄河治理开发战略决策。

自2008年以来,黄科院组织研究人员多次赴黄河中游地区,通过对典型支流、沟道和重点河段的详细查勘调研,收集到丰富翔实的第一手资料,探索了黄河水沙锐减原因、水土保持对水沙锐减的贡献程度、暴雨条件下来水来沙对近期水土保持措施综合治理的相应关系。

研究成果对于评价未来,尤其是极端气候条件下黄河水沙变化情势具有重要意义,为《黄河流域综合规划》(2012—2030年)及《黄河水沙变化研究白皮书》的编写提供有力支撑。

——致力于“三条黄河”建设,拓展黄河治理开发的科技手段

65年来,作为“模型黄河”规划、建设、运行整个过程的主持单位,几代黄河科研人为黄河实体动床模型模拟理论、技术的发展不懈努力,有些专家甚至为此奋斗终生。黄科院利用“模型黄河”开展大量关键性、前瞻性的治黄方略研究,“模型黄河”已成为治黄不可或缺的研究手段。

黄科院在“数字黄河”建设方面亦是功绩卓著:编制了《“数字黄河”工程数学模拟系统建设规划》,全面分析模型资源现状和建设需求,明确未来5年至10年系统建设的目标任务;研发的黄河数学模拟系统在黄委组织的测评中名列第一,并被指定为应用级数学模型系统,2014年入选国家洪水风险图编制项目软件目录。

——探索创新小浪底水库设计、建设与运用的重大关键技术

小浪底水库设计、建设、运用的每个过程,都留下了黄河科研人奋斗的足迹。在设计建设阶段,为了确保建筑物布置形式和电站防沙措施方案最优,通过多次模型试验,六改方案,最终提出泄水建筑物“一字形”排列方案,成果获水利部科技进步一等奖;对孔板消能洞进行了大量系统论证和浑水原型中间试验,验证了孔板消能的可行性和安全性。在运行阶段,为了寻求小浪底水库拦沙初期最佳运用方式,开展大量研究,指出小浪底水库优选淤积形态为三角洲形态,并提出“适时延长或拓展相机降水冲刷”的水库优化调度方式,从而延缓了水库淤积速度。

——助力黄河调水调沙,成功塑造异重流

调水调沙是实现黄河长治久安的关键性举措,塑造异重流是历次调水调沙关键的环节。黄科院研究提出了异重流排沙的临界水沙条件、异重流塑造的时间及有利的适宜边界条件等,设计了历年异重流塑造方案,实现了减少小浪底水库淤积、优化库区淤积物组成、优化出库水沙组合等多项预期目标,为三门峡水库在长期枯水系列条件下保持冲淤平衡发挥作用。

——揭示黄河下游河道洪峰增值机制,提出减少洪峰增值的调控对策

2004年小浪底水库异重流排沙期,黄河下游河道出现洪峰增值,给小浪底水库调度与下游河道防洪带来诸多压力,在社会上引起一定程度的恐慌。黄科院研究认为,异重流排沙期高含沙洪水在黄河下游演进过程中,导致河道动床糙率急剧变小,是造成洪峰增值的直接内因,河道前期基流条件为洪峰增值提供了水量来源。同时,研究提出了减少较大洪峰流量出现概率的黄河干流水库调控措施。研究成果直接指导了黄河调水调沙与黄河下游防汛决策,已经并将继续发挥重大的经济和社会效益。

——治理砒砂岩区,减少入黄粗泥沙,保障我国能源核心基地生态安全

砒砂岩被称为地球环境癌症,极易风化为沙,被暴雨带入黄河。砒砂岩区面积只占黄河流域面积2%有余,但每年向黄河输入的粗泥沙约2亿吨,其中,造成下游淤积的粗泥沙达1亿吨左右,占黄河下游河道每年平均淤积量的25%。

2013年2月,黄科院启动国家科技支撑计划“黄河中游砒砂岩区抗蚀促生技术集成与示范”项目,针对砒砂岩侵蚀岩性机理、固结促生技术、改性筑坝技术及抗蚀促生措施立体配置技术等开展研究。目前,已摸清砒砂岩侵蚀动力学机理和侵蚀岩性机理,提出抗蚀促生措施立体配置模式,并建立示范区和综合效益预测模型。

结题后,成果有望在砒砂岩区大面积推广,减少进入黄河的粗泥沙,改善当地百姓生产生活条件,保障我国能源核心基地生态安全。

——揭示黄河“揭河底”冲刷机制,提出防治措施

“揭河底”冲刷是黄河特有的一种河床剧烈演变现象,“揭河底”冲刷发生时,在几小时至几十小时内河床即会冲深几米乃至十几米,对工程安全、引水灌溉等影响很大。从2005年开始,黄科院开展了持续10年的系统研究,通过试验成功模拟了“揭河底”现象,揭示其力学机制,提出“揭河底”发生的临界判别指标,以及应对“揭河底”冲刷的工程防护措施和高含沙洪水三门峡与小浪底水库联合调控模式。

成果除应用于黄河小北干流防洪工程规划设计、防汛抢险、水库调度等工程实践外,还被应用于清华大学、武汉大学、河海大学、华北水利水电大学的教学中。

——开发边坡监测数据后处理系统,实现黄河下游堤防的实时安全监测

监测不仅可以保证工程的施工、运行安全,还可以验证设计、优化设计。但是,过去黄河下游淤筑工程设计中没有监测项目,而堤防边坡的失稳破坏是一个从渐变到突变的发展过程,一般单凭人们的直觉难以发现,必须依靠精密的监测仪器和适宜的技术方法进行周期监测。为此,黄科院引入美国先进的AGI边坡安全监测系统,结合黄河实际,开发了具有数据管理、统计分析、安全评价功能的边坡监测数据后处理系统。目前,该系统已在黄河堤防安全监测中成功应用,还被列入水利部“948”推广计划,成功推广至长江流域堤防安全监测中,提高了我国堤防工程实时自动化监测与预警水平。

向国内一流水利研究院迈进

在国家实施创新驱动发展战略、开展科技体制改革的大背景下,在我国即将进入“十三五”时期之时,黄科院也站在了“人生”的十字路口,未来的5年怎么走才能保持可持续、健康发展?

走出去,多看看,多学学。带着这种想法,今年7月,黄科院院长时明立带领各职能部门负责人组成调研组,到河南农业大学、河南农科院、河南科技学院交流学习科研管理和成果推广转化的经验。回来之后,调研组对所属各业务单位初步制订的2016—2020年工作思路及目标进行了客观分析和细致讨论,又与各业务单位负责人及业务骨干座谈,查摆问题。最终,厘清了今后5年的发展目标、发展思路和保障措施。

发展目标:成为“多泥沙河流研究国际一流、水利综合研究国内一流”的研究院。

发展思路:创新驱动发展。

一要理念创新。树立“应用基础研究是立院之本,技术开发研究是强院之路,治黄战略研究是兴院之基,科学高效管理是稳院之石”的理念。

二要思路创新。黄科院发展思路必须实现6个转变,即:在项目组织上,从注重单个项目的运作向注重协同创新及研发团队的打造转变;在基础研究上,从注重数量向注重数量和质量(广度和深度)并重转变;在项目成果转化上,从注重一般性的技术咨询服务向注重拳头产品研发转变;在研究手段上,由传统方式向科研与“互联网+”、大数据等结合转变;在人事管理上,从注重固定岗位管理向注重引人与引智结合、优化团队管理转变;在科研平台和科研资源管理上,从分散管理向共建共享转变。

保障措施:加强5个方面的建设。

一要加强人才队伍建设。重点建设一支科技创新能力强、配置科学合理、充满活力的科技团队;着力建设一支市场意识强、具有创业精神和技术素养过硬的市场经营管理与技术服务人才队伍;切实建设一支政治素质高、服务意识强、精干高效的管理干部队伍。

二要加强学科发展建设。充分发挥黄科院河流泥沙、水土流失过程与控制等学科优势,以出优秀成果和培养高层次人才为目的,强化应用基础研究;注重发展水沙环境生态与水力学等新领域,充分利用科研信息化技术,以出思想、出效益为目的,强化技术开发研究;做好应用技术研究、技术开发研究与治黄战略研究的高度融合,提升在解决重大问题上的“话语权”。

三要加强科技平台建设。发挥现有科研平台作用,建立野外观测试验平台和科技成果推广转化平台,构建黄河大科研数据平台,为内培外引的杰出人才干事创业营造环境、搭建平台。同时,筹备申报国家级平台及具有特色的省部级平台、协同创新平台。

四要加强管理机制建设。建立科学的绩效与岗位津贴联动机制,充分释放科技人员创新活力;建立目标明确、责任清晰、痕迹化管理、执行力强的重点工作及督办事项等管理机制;建立盘活增值固定资产并有效共享设备设施的机制;理顺整合企业管理制度,搞活1~2项企业拳头产品。

五要加强院所文化建设。加强党的建设和精神文明建设,树立“创新文化激励创新事业,创新事业孕育创新文化”的先进理念,大力弘扬严谨求是的科学精神,积极践行敬业奉献的水利精神,激发科研人员的创新动力。

宏伟蓝图已绘就,奋发有为正当时。自1950年成立之日起,黄科院就扛起科技治黄的大旗,用数以万计的科研成果,引领治河方向,服务社会发展。而今,黄科院未雨绸缪,吹响了再次扬帆起航、探索治河未知的嘹亮号角,目标明确,未来可期。

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